Ôxít polyetylen trọng lượng phân tử cao (PEO) là một hợp chất polymer được sử dụng rộng rãi với khả năng hòa tan trong nước tốt, độc tính thấp và dễ dàng xử lý và đúc khuôn. Nó có thể được sử dụng làm màng-hòa tan trong nước, chất hồ vải, chất làm đặc, chất keo tụ, chất bôi trơn, chất phân tán, chất giảm lực cản nước, phụ gia mỹ phẩm, chất chống tĩnh điện, v.v. Quá trình tổng hợp oxit polyetylen thường áp dụng phản ứng theo mẻ và mấu chốt nằm ở chất xúc tác. Từ những năm 1960, nhiều loại chất xúc tác đã được nghiên cứu và chế tạo. Các hệ thống thành công hơn bao gồm: organozinc-polyol-monool, alkoxyaluminum-nước-acetylacetone, alkylaluminum-nước-acetylacetone, alkylaluminum-nước-acetylacetone kẽm, hợp chất đất hiếm-alkylaluminum-nước, v.v.
1 Tổng hợp Polyethylene Oxit
Phản ứng trùng hợp ethylene oxit trên chất xúc tác không đồng nhất là phản ứng trùng hợp anion phối hợp và có nhiều ý kiến khác nhau về cơ chế của nó [3]. Markova đã nghiên cứu phản ứng của ethylene oxit trên bề mặt oxit và hydroxit bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại, đề xuất quy trình trùng hợp bốn bước: (1) các monome ethylene oxit hấp phụ trên bề mặt xúc tác (hấp phụ vật lý); (2) sự mở vòng-xảy ra bằng cách phá vỡ các liên kết oxy-cacbon; (3) một polyme dần dần được hình thành và hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác (hấp phụ hóa học); và (4) chuỗi polyme phát triển.
Koher, Osgan và những người khác coi quy trình trùng hợp là một quy trình ba{0}}bước (xem Hình 1):
(1) Các phối tử dạng monome và chất xúc tác (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) Các monome phối hợp quay và trải qua quá trình dịch chuyển điện tích (Ⅱ→Ⅲ);
(3) Trọng lượng electron tăng dẫn đến sự phát triển của chuỗi (Ⅲ→Ⅳ).
Nhiều hệ thống xúc tác đã được báo cáo nhưng rất ít có giá trị công nghiệp. Các phần sau đây giới thiệu một số hệ thống xúc tác phổ biến hơn. 1.1 Organozinc-Polyol-Hệ thống Monool
Japanese researchers [4] studied this system around 1970. They found that the product obtained by reacting organozinc compounds with polyols, polythiols, polyphenols, polythiophenols, and other polyfunctional compounds containing -OH or -SH groups, or mixtures thereof, and then reacting them with monools, or the product obtained by reacting organozinc compounds with monools and then reacting them with the above-mentioned polyfunctional compounds, or mixtures thereof, as a catalyst for the polymerization of epoxides such as ethylene oxide alone or the copolymerization of two or more epoxides, has good catalytic activity. For the polymerization of ethylene oxide, the amount of catalyst is generally 0.05% to 1% of the monomer weight, and the polymerization reaction temperature is 5 to 100℃. After a reaction time of >Sau 10 giờ, tỷ lệ chuyển đổi có thể đạt trên 95% và độ nhớt riêng (ηsp/C, trong đó ηsp là độ nhớt riêng và C là nồng độ dung dịch, được đo bằng dung dịch nước 0,1% ở 30 độ) đạt 2,26 m³/kg.
Các hợp chất organozinc trong hệ thống này thường là: kẽm dimethyl, kẽm dietyl, kẽm di-n-propyl, kẽm ethylethoxy, v.v.; các hợp chất đa chức năng chứa các nhóm -OH hoặc -SH thường là: ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, monothioglycol, ethylenedithiol, resorcinol, v.v. và rượu monohydric cần có ít hơn 60 nguyên tử carbon.
Các thí nghiệm cũng cho thấy hoạt tính của hệ xúc tác trên tốt hơn nhiều so với sản phẩm thu được khi cho phản ứng organozinc với rượu đa chức, nước hoặc rượu đơn chức làm xúc tác trùng hợp epoxit.
2 ứng dụng của Polyethylene Oxit
Polyethylene oxit là một loại bột màu trắng. Nó không có mùi đặc biệt. Các xét nghiệm sinh học cho thấy nó có độc tính thấp. PEO hòa tan hoàn toàn trong nước và hòa tan trong một số dung môi hữu cơ. Nó có tính mềm mại và dẻo nhiệt. Điểm làm mềm là 65-67 độ . Điểm giòn là -50 độ. Khi được làm nóng đến nhiệt độ cao hơn điểm làm mềm của nó, nó có thể được xử lý thành nhiều hình dạng và màng khác nhau. Nó có khả năng chống xói mòn vi khuẩn cao, không bị thối rữa và có độ hút ẩm thấp trong khí quyển. PEO trọng lượng phân tử cao cũng có tác dụng keo tụ. Nó có khả năng trộn lẫn tốt với các loại nhựa khác [1]. Mối quan hệ giữa độ nhớt nội tại [η] và trọng lượng phân tử của dung dịch polyetylen oxit phù hợp với Mark-Houwink. Mối quan hệ: [η]=KM2
Trong đó K và a là các hằng số trong một môi trường nhất định.
PEO có tính ổn định hóa học tốt, chịu được cả axit và kiềm. Do cấu trúc phân tử của nó thiếu các nhóm hoạt động hóa học nên khó có thể trải qua các phản ứng hóa học khác ngoại trừ sự phân hủy trong điều kiện khắc nghiệt. Tuy nhiên, do các cặp electron dùng chung trên các nguyên tử oxy ete trong chuỗi polyme nên nó có xu hướng hình thành liên kết hydro mạnh mẽ và có thể tạo thành các phức liên kết với nhiều hợp chất hữu cơ có trọng lượng-phân tử-có trọng lượng thấp, polyme hữu cơ và một số chất điện phân vô cơ. Cho dù đó là PEO rắn hay dung dịch PEO dạng nước, trọng lượng phân tử đều giảm khi thời gian bảo quản kéo dài. Điều này chủ yếu là do sự suy thoái oxy hóa. Sự hiện diện của một lượng nhỏ clo, peroxit, thuốc tím, persulfate hoặc các ion kim loại chuyển tiếp (Gu⁻, Cu²⁺, Cu⁻, Fe¹⁺ và ¹²⁺) đều có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy oxy hóa. Các chất ổn định, chẳng hạn như butylat hydroxytoluene, 5%–10% (w) isopropanol khan, ethanol và ethylene glycol, thường được thêm vào để làm giảm hiệu quả quá trình phân hủy oxy hóa.
2.2 Chất giữ bột giấy và nước{1}}Chất kết dính giấy hòa tan
Trong quá trình sản xuất giấy từ bột gỗ, chất độn thường được thêm vào để làm cho giấy có màu trắng và{0}}không phản chiếu. Tuy nhiên, một tỷ lệ đáng kể chất độn và sợi mịn bị mất đi trong quá trình sản xuất giấy. Nếu thêm 0,5% chất độn vào mỗi tấn sợi khô... Ôxit polyetylen (PEO) có trọng lượng phân tử cao 0,25–0,05 kg có thể làm giảm đáng kể sự thất thoát chất độn và sợi mịn. Nhựa PEO cũng cho thấy tác dụng hiệp đồng đối với các chất keo tụ thường được sử dụng, cải thiện không chỉ tỷ lệ lưu giữ chất độn, chất màu và sợi mà còn tăng tốc độ sấy khô.
PEO có khả năng hòa tan trong nước tuyệt vời. Dung dịch nước của nó có độ nhớt cao, biến mất sau khi khô, khiến nó thích hợp để tạo ra chất kết dính hòa tan trong nước. Trong ngành giấy, PEO được sử dụng làm chất kết dính trong quá trình cuộn giấy, cho phép mở cuộn giấy mà không làm rách giấy. Trọng lượng phân tử của PEO được sử dụng lý tưởng nhất là từ 300.000 đến 600.000, với sự phân bố trọng lượng phân tử rộng hợp lý.
2.4 Chất làm đặc
Ôxít polyetylen trọng lượng phân tử cao (PEO) có khả năng làm đặc mạnh; nó có thể làm đặc dung dịch ở nồng độ rất thấp và có khả năng kháng axit và kiềm. Thêm một lượng nhỏ PEO trọng lượng phân tử cao vào dung dịch tẩy rửa có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của chất tẩy rửa và kiểm soát khả năng chảy của nó để phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Ví dụ, khi làm sạch các bề mặt thẳng đứng, chất tẩy rửa dày hơn có thể làm tăng thời gian tiếp xúc giữa chất tẩy rửa và bề mặt được làm sạch, từ đó nâng cao hiệu quả làm sạch. Thêm một lượng nhỏ PEO trọng lượng phân tử cao vào dung dịch axit clohydric và axit sunfuric có thể làm đặc các dung dịch này, giúp chúng dễ vận chuyển và sử dụng hơn
